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    平特一肖计算公式公开:微量元素在人体中的适宜量、需要量和中毒剂量

    【标    题】:

    微量元素在人体中的适宜量、需要量和中毒剂量


    【作者单位】:

    山东济宁东盛电子仪器有限公司


    【内容摘要】: 1、元素、微量元素和微量营养素    在生物体内,氧、碳、氨、氮4种元素的含量总计达96%.在生物系统中大约能检测到50种已知元素的含量.在人和其他哺乳动物体内,已经知道23种元素具有生物活性.在这些已知的元索中.有11种元素由于它们的重要性和十分有限的含量,被列为。微量元素。除丁这11种微量元素以外.还有8种元素处于元素周期表的第4个周期,暗示它们的原子棱的大小及核外电子数,并且在生物系统中这个周期的元素最适于与组织分子互作用.徽量元素至少包括过渡金属钒、铬、锰、铁、钴、锕、锌和钼,以及非金属硒、氟和碘。所有这些都属于徽量营养亲的范畴,它们在人体的需要量非常 [更多详细]

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    【正文内容】:
    1、元素、微量元素和微量营养素
        在生物体内,氧、碳、氨、氮4种元素的含量总计达96%.在生物系统中大约能检测到50种已知元素的含量.在人和其他哺乳动物体内,已经知道23种元素具有生物活性.在这些已知的元索中.有11种元素由于它们的重要性和十分有限的含量,被列为。微量元素。除丁这11种微量元素以外.还有8种元素处于元素周期表的第4个周期,暗示它们的原子棱的大小及核外电子数,并且在生物系统中这个周期的元素最适于与组织分子互作用.徽量元素至少包括过渡金属钒、铬、锰、铁、钴、锕、锌和钼,以及非金属硒、氟和碘。所有这些都属于徽量营养亲的范畴,它们在人体的需要量非常少(一般少于lOOmg/d),与之对应的是宏量营养元素,如钠、钙、镁、钾和氯等,人体对它们的需要量很大。

        微量元素是生物组织的基本组成成分.但是与此同时.当它们的浓度远超过完成其生物学功能所需量时.就可以是有毒的。这些毒副作用还能扩大到其他原子结梅特性十分相似??梢阅D馕⒘吭鼗钚缘姆潜匦柙厣希杂谡庵直匦栊裕拘缘乃匦?,生物系统具有识别金属。将其交付于靶位点,不允许其参与毒性反应的能力.蛋白质对这些识别和转运负主要责任。大多数微量元素与其他生物分子的相互作用会导致对这些分子负面的化学修饰。
    2、金属微量元素
        金属元素在室温下通常为固体。具有高导电性、可锻造性、失去电子而带正电荷。根据它们在元素周期表中的位置,金属可分为碱金属、碱土金属、过渡金属以及稀±金属。非金属在室温主要以气态的方式存在(硒和碱为固体)。具有低导电性,易于得到电子而带负电荷。现就4种过渡金属(锰、铁、铜、锌)和一种非金属(硒)进行介评。
        铜、铁和锰的阳离子与硒的阴离子都含有未配对的电子,因此它们能够参与氧化还原反应,即失电子的氯化反应和得电子的还原反应。许多金属由于古有未配对的电子所以被化学分类为金属自由基。这些元素的一些生物学作用.大多数的毒性作用都可以用它们能够催化自由基的起始反应,或者能够分解过氧化物和其他不稳定的分子.使有害的自由基持续反应来解释。根据自由基(活性氧簇、氧自由基、氧化剂)在正常生物进程和病理状态下参与反应的情况,研究者把金属(游离的或者与鳖合剂或蛋白质结合的)分为促氧化?;蚩寡趸?。金属的作用主要取决于它们的化学结构,如铁既可以作为促氯化荆。也可以作为抗氧化剂,硒通常是作为抗氧化荆和与金属整合的分子。锌及其同簇的lz种元索t在Zn”的状态下没有未配对的电子.阻止了它们参与氧化还原反应。然而.当锌代替铁参与催化自由基的反应时.即具有抗氧化剂的作用。
        其他对人体的生理学具有重要作用的过渡金属中的微量元素是:1)钴是钴胺素.即维生素B12的组成部分; 2)铝是黄嘌呤氧化酶和亚硫酸还原酶的电子传递因子13)铬和钒与葡萄糖和脂类生化代谢有关。但具体的功能目前尚不确定。
        在生物系统中,金属微量元素大多与蛋白质结合形成金属蛋白质,或者与小分子结合。如磷酸盐、植酸盐多酚和其他螯合物。许多金属蛋白质中的金属都是酶系统的一部分,它们构成酶系统的结构,或者利用蛋白质把金属运送到组织中的靶点。在酶的催化过程,金属的作用主要是t1)构成酶的活性部位;2)稳定酶的三级和四级结构;3)与酶的底物形成松散结梅的复合物。并促进其与酶进行反应?;蛘呶榷ù绾傻闹屑渥刺?。在构成酶的活性部位的时候.金属阳离子和未配对的电子就会进行间接的氧化还原反应,通过它们在氧化状态下的可逆变化.使酶底物和辅助因子得到或失去电子。比如;当细胞液或线粒体酶的活性部位存在铜或锰时,人类过氧化物歧化酶能够还原第一个超氧负离子为过氧化氢,接着再氧化第二个超氧负离子而产生一分子氧。虽然有研究证明金属与脂质、棱苷酸以及碳水化合物结合除了它们通过氧化反应的有害作用外,在这些分子中存在的金属的生物化学功能尚不清楚。
    3锰、铁、铜、锌和硒的功能作用、膳食来源、食物含量及潜在毒性
    3.1锰
        锰与骨骼发育有关,与氨基酸、脂类和碳水化合物的代谢也有关。许多酶都含有锰,如;线粒体超氧化物歧化酶、谷氨酰胺合成酶、精氨酸酶都含有锰。锰能活化一些水解酶,转移酶和羧化酶?;宓拿淌强吭颂鞍?、巨球蛋白和白蛋白来运送的。膳食锰的来源包括谷类、大米、茶和坚果.锰过量是有毒的。它能引起脑帕金森综合征。
    3.2铁
        铁存在于4类蛋白质中.分别是t1)铁血红寨蛋白类,如,血红蛋白(含有机体2/3的铁)、肌红蛋白、过氧化氧酶和细胞色素酶类; 2)铁硫酶类.如顺乌头酸酶、延胡索酸还原酶:3)储存和运输铁的蛋白质类.如:运铁蛋白、乳铁蛋白、铁蛋白、血铁黄素;4)合或需铁活化的酶类。如;NADH脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、乙醇脱氢酶、环氧合酶。每人总铁摄入量大致为14.4~20.2mg/d。血清铁大约为1.3 mg/L,大多与运铁蛋白结合.成年男性体内铁古量大约是4g.经期妇女体内的铁减少到3 g。铁缺乏会引起贫血.血红素铁主要来源(占食物总消耗量的15%)是来自动物的血红蛋白和肌红蛋白。非血红索的铁的能引起脑帕金森综合征。
    3·3铜
        铜对于结缔组织的形成,神经系统的发育,以及骨骼的发育都是十分必要的。铜也参与铁和能量的代谢。铜在许多酶的反应中消耗分子氧而充当还原剂的作用.这些酶包括超氧化物歧化酶,细胞色素氧化酶、赖偶酰(1ysil氧化酶、多巴胺羟化酶及其他氧化酶等。锕在体内经血浆铜蓝蛋白运输。成年人体内大约含有80 mg铜(主要集中在肝和大脑组织).成年人铜的摄入量中位数在1.O~1.6 mg/d。膳食锕的良好来源是肝及其他内脏、牡蛎、坚果、种子、黑巧克力和谷类。人很少发生铜缺乏现象.一旦发生就会导致正常红细胞低色素性贫血,白细胞减少症,噜中性白血球减少症和儿童的骨质疏松。饮食中过量的锌会引起铜缺乏。人很少发生慢性铜中毒.慢性铜中毒大多在肝脏损害时才发生。急性锕中毒时出现以腹痛、痉挛、恶心、腹泻和口gg~为特点的消化道症状。
    3.4锌
        锌与大约lOO种酶的活性有关,如RNA聚合酶、碳酸酐酶、铜一锌超氧化物歧化酶、血管紧张素J转换酶。此外。与DNA的锌指结构也有关。锌靠血浆铜蓝蛋白运送。人体锌含量为2~3 g(仅次子铁在身体的含量),血浆锌含量为l mg/L。不发达国家锌缺乏十分常见。主要与营养不良有关,锌缺乏会影响免疫系统功能.伤口的愈合.会影响味觉和嗅觉.以及损伤的DNA合成。锌有助于孕期儿童期和青春期的发育。锌主要来源是红肉和家禽,以及豆类、坚果、海鲜(牡蛎锌含量很高)、谷类、锌强化的早餐谷物和乳制品。锌毒性有急性毒性和慢性毒性2种形式。如果摄入150~450 mg/d锌就会引起低铜水平,影响铁的功能.降低免疫力.并且降低HDL水平。

    3.5硒
        硒与蛋白质结合形成硒蛋白质.是重要的抗氧化酶。谷胱甘肽过氧化物酶、硫氧还蛋白和硒蛋白P中都发现了硒的存在。硒可以从谷类、红肉和海鲜中获得。一些怪果也是硒的来源(巴西坚果硒含量高达20 mg/g)。在美国硒缺乏是罕见的.但在其他国家较为常见。最值得注意的是中国.其土壤中硒含量很低。有证据表明,硒缺乏会引起一种心脏疾病、甲状腺机能减退和免疫系统功能减弱?;褂兄ぞ荼砻鳎ザ牢狈νǔ2换嵋鸺膊?。然而。晒缺乏会使身体更易受到其他由营养因索、生化因素或感染刺激引起的疾病的影响。高血硒含量(>1 mg/L)会导致硒中毒。硒中毒的症状包括胃肠不适、头发脱落、指甲白斑、蒜味口臭、疲劳、易怒和轻微的神经损伤。硒毒性在美国很少见,只报道了凡例病例.主要与偶然暴露有关。
    4微量元素的补充
        土壤中微量元素的含量决定了食物中徽量元素的含量。因此。如果一地区的土壤中微量元素含量低,那么当地的居民就会有缺乏的危险.就需要适量补充微量元素。补充的途径主要是添加适当的微量元素到基本食物如牛奶和面粉中,这些补充措施在世界各地已经实行,或者正在进行评价。同样,在一些疾病的治疗中膳食补充也十分重要,比如肾透析中的贫血状况,在正常生理条件下,膳食补充也非常重要,比如月经期失血过多。不章的是,近年来毫无控制的补充微量元素使得一些人体内的微量元素达到中毒剂量的边缘。因此,必须首先制定微量元素的需要量和毒性限量,微量元素的需要量应该根据机体必需量和健康促进量来确定。许多国家和地区已经制定了微量元素补充的需要量和限量,如,日本、英国、澳大利亚、新西兰.虽然一些微量营养素的需要量和毒性剂量的参考值稍有不同.但总体上来说还是大致相同的。美国医学会已经制定了4种膳食营养素参考入量的标准,但是必须耍清楚的是.虽然这些公布的参考值都是以科学数据为基础的,但是这些数据往往不是很充分,或者是从某些受选址等特殊问题限制的研究中得来的。此外,要确定一种已知营养素的值,还必须考虑它在人体内的代谢各方面的不同。比如,计算铁的需求量来自因子模型.基础铁丢失,月经铁丢失,胎儿孕期铁需要量.儿童在生长阶段增加的需要量,和/或增加的组织中铁的储存量。作为女性铁需要量的推论.依据妇女不同的年龄和状态有很大变化。
        研究者已经从营养的角度建立了食物中微量元素的数据库。但是,按照以往的观点,食物中微量元素的含量变化较大,它取决于当地土壤中可利用微量元素的含量.在此土壤上生长的水果、蔬菜和动物都受其影响。   
        除了考虑微量元素在食物中的含量之外,在制定必需元素的需要量时,还要考虑食物以外的一些因素,1)营养素之间的相互作用,比如铁和其他金属的相互作用;2)膳食中的一些成分会影响金属的吸收,如,植酸盐与锌结合影响了锌的吸收;3)基因缺陷,如,肠病性肢端皮炎的患者锌吸收量降低I 4)药物和营养素相互作用,青霉胺在治疗Wilson病时会。
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